Ученые Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Томского политехнического университета совместно с коллегами из других научных центров научились изменять кристаллическую решетку нитроксильных радикалов за счет галогенной связи. Фундаментальные исследования лягут в основу новых механизмов управления магнитными свойствами молекул.
Доцент Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Павел Петунин. © Пресс-служба ТПУ
Исследования поддержаны Мегагрантом Минобрнауки и Российским научным фондом. Результаты работы ученых опубликованы в журналах CrystEngComm (Q1, IF: 3,1) и Crystal Growth & Design (Q1, IF: 3,8).
«Глобально эти исследования продолжают цикл работ со стабильными радикалами, которые ведутся в ТПУ последние годы. Новый толчок им дали недавние разработки в области химии невалентных взаимодействий. Когда мы рассматривали синтезированные нами ранее вещества, стало понятно, что от того, как именно упакуется молекула в твердой фазе, зависят магнитные свойства. Это было известно изначально, но на практике мы увидели, как сильно взаимосвязаны эти факторы. Сегодня не существует механизмов управления магнитными свойствами через контроль кристаллической решетки. Подавляющее количество научных работ на эту тему носят скорее феноменологический характер, то есть просто констатируют сам факт присутствия магнитных свойств молекулы. Мы, в свою очередь, ищем такие подходы, когда свойства конечного материала можно будет изменять более предсказуемо с использованием невалентных взаимодействий», — отмечает один из авторов исследования, доцент Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Павел Петунин.
Над исследованиями работают ученые Томского политеха, Санкт-Петербургского госуниверситета и Института органической химии РАН. Они провели ряд исследований с нитронил-нитроксильными радикалами. К растворам исходных стабильных радикалов они добавили доноры галогенной связи. Это обеспечивало формирование новых кристаллических фаз, отличных от чистых исходных соединений. Когда раствор достигает точки насыщения и начинается кристаллизация, галогенная связь, обладающая линейной направленностью, обеспечивает определенную предсказуемость дальнейшей «упаковки» молекулы. Так, не прибегая к синтетическим процедурам и изменению исходной структуры молекулы, ученые показали, что можно контролировать структуру молекулы и влиять на ее свойства.
«Сегодня системного подхода к “упаковке” стабильных радикалов посредством направленной галогеновой связи нет. Исследования в этом направлении носят пока сугубо фундаментальный характер, но дают понимание движущих сил кристаллизации, что необходимо при работе с органическими магнитными материалами. Кроме того, они могут помочь в понимании обменных механизмов, магнитных и многих других свойств молекул», — добавляет магистрант Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Матвей Шуриков.
В планах у ученых продолжать работы в данном направлении и создать супрамолекулярные ансамбли из двух разных типов радикалов посредством галогенной связи.
Источник информации и фото: пресс-служба ТПУ